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DE102011010388A1 - step switch - Google Patents

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DE102011010388A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur Spannungsregelung mit Halbleiter-Schaltelementen an einem Regeltransformator mit dazugehörigen Regelwicklungen. Der Stufenschalter ist modular aufgebaut, wobei jedes Modul jeweils eine Teilwicklung der Regelwicklung umfasst, die durch Halbleiter-Schaltelemente zu- oder abschaltbar ist.The invention relates to a tap changer for voltage regulation with semiconductor switching elements on a control transformer with associated control windings. The tap changer has a modular design, wherein each module in each case comprises a partial winding of the control winding, which can be connected or disconnected by semiconductor switching elements.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter zur Spannungsregelung mit Halbleiter-Schaltelementen.The invention relates to a tap changer for voltage regulation with semiconductor switching elements.

Bereits die DE 22 48 166 A beschreibt einen regelbaren Transformator mit Halbleiter-Schaltelementen. Dabei besteht die Sekundärwicklung aus einer bestimmten Anzahl von Regelwicklungsteilen, die in einer gewissen Anzahl von in Serie geschalteten Wicklungsgruppen zusammengefasst sind, wobei jede Wicklungsgruppe zwei oder drei parallel geschaltete Regelwicklungsteile enthält. Dabei ist jeder Regelwicklungsteil mit einem kontaktlosen Schaltelement versehen. In dieser Schrift ist auch eine andere Variante beschrieben, wobei die Sekundärwicklung des Transformators aus einer Gruppe von in Serie geschalteten Regelwicklungsteilen besteht, wobei jedes Regelwicklungsteil vier kontaktlose Schaltelemente enthält. Die Anordnung ist derart ausgestattet, dass die Richtung der Spannung an den Klemmen des Regelwicklungsteiles umkehrbar sowie auch wahlweise der gesamte Regelwicklungsteil überbrückbar ist.Already the DE 22 48 166 A describes a controllable transformer with semiconductor switching elements. In this case, the secondary winding consists of a certain number of control winding parts, which are combined in a certain number of series-connected winding groups, each winding group containing two or three parallel-connected control winding parts. Each control winding part is provided with a contactless switching element. In this document, another variant is described, wherein the secondary winding of the transformer consists of a group of series-connected control winding parts, wherein each control winding part contains four non-contact switching elements. The arrangement is equipped such that the direction of the voltage at the terminals of the control winding part reversible as well as optionally the entire control winding part can be bridged.

Aus der DE 25 08 013 A ist eine weitere Vorrichtung zur stufenweisen Schaltung der Sekundärspannung eines Transformators bekannt. Auch hierbei ist die Sekundärwicklung in Teilwicklungen gruppiert, wobei ebenfalls Halbleiter-Schaltelemente zur Umschaltung vorgesehen werden können.From the DE 25 08 013 A is another device for the stepwise switching of the secondary voltage of a transformer known. Again, the secondary winding is grouped into partial windings, wherein also semiconductor switching elements can be provided for switching.

Die DE 197 47 712 C2 beschreibt eine Anordnung eines Stufenschalters ähnlicher Art an einen als Spartransformator ausgebildeten Stufentransformator. Hierbei sind ebenfalls einzelne Wicklungsteile vorgesehen, die einzeln und voneinander unabhängig beschaltbar sind. Neben festen Anzapfungen der Regelwicklung sind bei dieser Anordnung zusätzlich separate Wicklungsteile an- bzw. zuschaltbar.The DE 197 47 712 C2 describes an arrangement of a tap changer similar kind to a designed as autotransformer stage transformer. Here, individual winding parts are also provided, which are individually and independently connected. In addition to fixed taps of the control winding separate winding parts are also switched on or added in this arrangement.

Aus der WO 95/27931 sind verschiedene Ausführungsformen eines weiteren Stufenschalters zur unterbrechungslosen Lastumschaltung bekannt, wobei ebenfalls Thyristoren als Schaltelemente dienen. Mittels antiparallel geschalteter Thyristorpaare sind dabei unterschiedliche Wicklungsteile einer Stufenwicklung als Teil der Sekundärwicklung des jeweiligen Stufentransformators zu- oder abschaltbar. Zur Realisierung einer möglichst feinstufigen Spannungsregelung bei einer begrenzten Zahl vorhandener Wicklungsanzapfungen wird in dieser Schrift ferner ein als „discrete circle modulation” bezeichnetes Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Thyristoren derart angesteuert werden, dass sich Zwischenwerte der Sekundärspannung ergeben.From the WO 95/27931 various embodiments of another tap changer for uninterrupted load switching are known, with thyristors also serve as switching elements. By means of antiparallel-connected thyristor pairs, different winding parts of a step winding can be connected or disconnected as part of the secondary winding of the respective step transformer. In order to realize the finest possible voltage regulation with a limited number of existing winding taps, this document further proposes a method called "discrete circle modulation" in which the thyristors are controlled such that intermediate values of the secondary voltage result.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen übernehmen Halbleiter-Schaltelemente de facto die Funktion des mechanischen Wählerarmes bei klassischen, mechanischen Stufenschaltern. Mittels der Halbleiter-Schaltelemente können einzelne Wicklungsanzapfungen der Regelwicklungen selbst zu- oder abgeschaltet werden. Es ist auch möglich, die Regelwicklung in Teilwicklungen zu unterteilen, die separat zugeschaltet werden können.In the solutions known from the prior art, semiconductor switching elements in fact assume the function of the mechanical selector arm in classical, mechanical tap changers. By means of the semiconductor switching elements individual winding taps of the control windings can be switched on or off. It is also possible to divide the control winding into partial windings, which can be switched on separately.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik sind der hohe Schaltungsaufwand und die notwendige spezielle Anpassung der Halbleiter-Schaltelemente. Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass beim Ausfall einzelner Halbleiter-Schaltelemente keine Regelung oder jedenfalls keine befriedigende Regelung mehr möglich ist.A disadvantage of this prior art, the high circuit complexity and the necessary special adaptation of the semiconductor switching elements. Another disadvantage of the prior art is that in case of failure of individual semiconductor switching elements no regulation or at least no satisfactory regulation is possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stufenschalter mit Halbleiter-Schaltelementen anzugeben, der einfach aufgebaut ist. Weiterhin soll er einen modularen, erweiterbaren Aufbau besitzen. Schließlich soll der erfindungsgemäße Stufenschalter eine hohe Regelsicherheit und -genauigkeit auch beim Ausfall einzelner Schaltelemente, quasi als Notbetrieb, ermöglichen.The object of the invention is to provide a tap changer with semiconductor switching elements, which is simple. Furthermore, he should have a modular, expandable structure. Finally, the tap changer according to the invention is intended to enable a high level of control safety and accuracy even when individual switching elements fail, virtually as an emergency operation.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved by a tap changer having the features of the first claim. The subclaims relate to particularly advantageous developments of the invention.

Die allgemeine erfinderische Idee besteht darin, den Stufenschalter modular aufzubauen und unterschiedliche Teilwicklungen der Regelwicklung gezielt zu- bzw. gegenzuschalten. Der erfindungsgemäße Stufenschalter umfasst zwei Schaltbaugruppen, wobei die erste Schaltbaugruppe aus einer Parallelschaltung von zwei Schaltzweigen besteht und sich in jedem Schaltzweig jeweils zwei in Reihe geschaltete Halbleiter-Schaltelemente befinden. Zwischen den beiden Schaltzweigen ist eine erste Teilwicklung geschaltet. Die zweite Schaltbaugruppe besteht aus einer Parallelschaltung von drei Schaltzweigen, wobei sich in jedem Schaltzweig wiederum jeweils zwei in Reihe geschaltete Halbleiter-Schaltelemente befinden. Zwischen erstem und zweitem sowie zwischen zweitem und drittem Schaltzweig befinden sich weitere elektrische Teilwicklungen, die – ebenso wie die erste Teilwicklung – mit der Regelwicklung magnetisch gekoppelt sind, d. h. auf dem jeweiligen Trafoschenkel aufgebracht sind. Erfindungsgemäß sind die elektrischen Teilwicklungen unterschiedlich dimensioniert. Weist in einer Schaltbaugruppe eine dortige Teilwicklung eine bestimmte Zahl von Windungen auf, besitzen die anderen beiden elektrischen Teilwicklungen Windungszahlen, die ein Mehrfaches darstellen. Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, die Zahl der einzelnen Schaltbaugruppen, die in der Gesamtheit den erfindungsgemäßen Stufenschalter bilden, zu variieren.The general inventive idea is to build the tap changer modular and selectively connect or disconnect different partial windings of the control winding. The tap changer according to the invention comprises two switch assemblies, wherein the first switch assembly consists of a parallel connection of two switch branches and in each switching branch there are in each case two semiconductor switch elements connected in series. Between the two switching branches, a first part winding is connected. The second switching module consists of a parallel connection of three switching branches, wherein in each switching branch in turn are each two series-connected semiconductor switching elements. Between the first and second as well as between the second and third switching branch are further electrical part windings, which - are magnetically coupled to the control winding - as well as the first part of the winding, d. H. are applied to the respective transformer legs. According to the invention, the electrical partial windings are dimensioned differently. If a local winding has a specific number of windings in a switching module, the other two electrical partial windings have winding numbers that are a multiple. It is possible within the scope of the invention to vary the number of individual switching assemblies that form the tap changer according to the invention in their entirety.

Beim erfindungsgemäßen Stufenschalter sind mit nur wenigen Bauteilen zum gezielten Zu- bzw. Gegenschalten der einzelnen Teilwicklungen eine große Zahl von Spannungsstufungen erreichbar. Beim erfindungsgemäßen Stufenschalter ist weiterhin eine redundante Erzeugung einzelner Teilspannungen möglich; beim im praktischen Betrieb nie auszuschließenden Ausfall einzelner Schaltelemente kann die Regelung dennoch im Wesentlichen fortgeführt werden. In the tap changer according to the invention, a large number of voltage gradations can be achieved with only a few components for selective closing or counter-switching of the individual partial windings. In the tap changer according to the invention, furthermore, a redundant generation of individual partial voltages is possible; In the case of failure of individual switching elements, which can never be excluded in practical operation, the regulation can still essentially be continued.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to drawings. Show it:

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters 1 A first embodiment of a tap changer according to the invention

2 eine zweite Ausführungsform 2 a second embodiment

3 eine besondere Dimensionierung des in 1 gezeigten Stufenschalters 3 a special dimensioning of in 1 shown tap changer

4 eine besondere Dimensionierung des in 2 gezeigten Stufenschalters 4 a special dimensioning of in 2 shown tap changer

5 ein erstes Halbleiterschaltelement 5 a first semiconductor switching element

6 ein zweites Halbleiterschaltelement 6 a second semiconductor switching element

7 ein drittes Halbleiterschaltelement. 7 a third semiconductor switching element.

1 zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Stufenschalter. Zwischen dem festen, ungeregelten Teil der Wicklung R und der Lastableitung LA ist der hier gezeigte Stufenschalter angeordnet. Er besitzt zwei in Reihe geschaltete Schaltbaugruppen A und B. Die erste Schaltbaugruppe A ihrerseits besitzt eine Parallelschaltung von zwei Zweigen 1 und 2. Im ersten Zweig 1 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S1, S2 vorgesehen. Im parallelen zweiten Zweig 2 sind in Reihenschaltung zueinander zwei weitere Halbleiter-Schalteinheiten S3, S4 vorgesehen. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S1, S2 im ersten Zweig 1 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S3, S4 im zweiten Zweig 2 ist eine erste Teilwicklung W1 der Regelwicklung angeordnet. 1 shows a first tap changer according to the invention. Between the fixed, unregulated part of the winding R and the load lead LA of the tap changer shown here is arranged. It has two series connected switch assemblies A and B. The first switch assembly A in turn has a parallel connection of two branches 1 and 2 , In the first branch 1 two semiconductor switching units S1, S2 are provided in series connection to each other. In the parallel second branch 2 Two further semiconductor switching units S3, S4 are provided in series connection to each other. Between the two series-connected semiconductor switching units S1, S2 in the first branch 1 and the two series-connected semiconductor switching units S3, S4 in the second branch 2 a first part winding W1 of the control winding is arranged.

Die zweite Schaltbaugruppe B besitzt eine Parallelschaltung von drei Zweigen 3, 4 und 5. Im dritten Zweig 3 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6, im vierten Zweig 4 sind in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 und im fünften Zweig 5 in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten S9, S10 vorgesehen. Zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6 im dritten Zweig 3 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 im vierten Zweig 4 ist eine zweite Teilwicklung W2 der Regelwicklung und zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S7, S8 im vierten Zweig 4 und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten S9, S10 im fünften Zweig 5 ist eine dritte Teilwicklung W3 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Schaltbaugruppe B mit der Lastableitung LA elektrisch verbunden.The second switch assembly B has a parallel connection of three branches 3 . 4 and 5 , In the third branch 3 are in series connection to each other two semiconductor switching units S5, S6, in the fourth branch 4 are in series connection to each other two semiconductor switching units S7, S8 and in the fifth branch 5 in series connection to each other two semiconductor switching units S9, S10 provided. Between the two series-connected semiconductor switching units S5, S6 in the third branch 3 and the two series-connected semiconductor switching units S7, S8 in the fourth branch 4 is a second partial winding W2 of the control winding and between the two series-connected semiconductor switching units S7, S8 in the fourth branch 4 and the two series-connected semiconductor switching units S9, S10 in the fifth branch 5 a third partial winding W3 is arranged. In this embodiment, the second switch assembly B is electrically connected to the load lead LA.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stufenschalters, bei der die erste Schaltbaugruppe A mit der Lastableitung LA elektrisch verbunden ist. 2 shows a second embodiment of a tap changer according to the invention, in which the first switching assembly A is electrically connected to the load lead LA.

3 zeigt den Stufenschalter aus 1 mit einer besonders vorteilhaften Dimensionierung. Die Lage der einzelnen Bauteile entspricht der Darstellung in 1, auf die Bezugszeichen wurde demgemäß aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Es ist hier gezeigt, dass die erste Teilwicklung W1 der Schaltbaugruppe A die siebenfache Windungszahl der zweiten Teilwicklung W2 der Schaltbaugruppe B aufweist; die dritte Teilwicklung W3 ebenfalls der Schaltbaugruppe B weist die doppelte Windungszahl der zweiten Teilwicklung W2 auf. Durch gezieltes Zu- und Gegenschalten der drei Teilwicklungen W1 ... W3 lassen sich damit insgesamt 21 Spannungsstufen erzeugen. Um die entsprechenden Schaltleistungen zu beherrschen, ist es vorteilhaft, die Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6, S9 und S10 jeweils als Reihenschaltung aus hier 3 separaten Halbleiterschaltern und die Halbleiter-Schalteinheiten S7 und S8 jeweils als Reihenschaltung aus hier 2 separaten Halbleiterschaltern auszubilden. Damit sind insgesamt 44 einzelne Halbleiterschalter erforderlich. 3 shows the tap-changer 1 with a particularly advantageous dimensioning. The position of the individual components corresponds to the illustration in 1 , the reference numerals have been omitted accordingly for reasons of clarity. It is shown here that the first partial winding W1 of the switch assembly A has seven times the number of turns of the second partial winding W2 of the switch assembly B; the third partial winding W3 likewise of the switch assembly B has twice the number of turns of the second partial winding W2. By selective connection and counter-switching of the three partial windings W1 ... W3 can thus generate a total of 21 voltage levels. In order to control the corresponding switching powers, it is advantageous to design the semiconductor switching units S5, S6, S9 and S10 in each case as a series circuit of here 3 separate semiconductor switches and the semiconductor switching units S7 and S8 in each case as a series circuit of here 2 separate semiconductor switches. This requires a total of 44 individual semiconductor switches.

4 zeigt den Stufenschalter aus 2 mit einer ebenfalls besonders vorteilhaften Dimensionierung. Die Lage der einzelnen Bauteile entspricht der wiederum der Darstellung in 2, auf die Bezugszeichen wurde demgemäß aus Gründen der Übersichtlichkeit auch hier verzichtet. Es ist hier gezeigt, dass die zweite Teilwicklung W2 der Schaltbaugruppe B die dreifache Windungszahl der ersten Teilwicklung W1 der Schaltbaugruppe A aufweist; die dritte Teilwicklung W3 der Schaltbaugruppe B weist die sechsfache Windungszahl der ersten Teilwicklung W1 auf. Durch gezieltes Zu- und Gegenschalten der drei Teilwicklungen W1 ... W3 lassen sich damit insgesamt auch hier 21 Spannungsstufen erzeugen. Um die entsprechenden Schaltleistungen zu beherrschen, ist es vorteilhaft, die Halbleiter-Schalteinheiten S7 und S8 jeweils als Reihenschaltung aus hier 6 separaten Halbleiterschaltern und die Halbleiter-Schalteinheiten S5, S6, S9, S10 jeweils als Reihenschaltung aus hier 9 separaten Halbleiterschaltern auszubilden. Damit sind insgesamt 52 einzelne Halbleiterschalter erforderlich. 4 shows the tap-changer 2 with a likewise particularly advantageous dimensioning. The position of the individual components corresponds in turn to the illustration in FIG 2 , to the reference numerals was accordingly omitted for reasons of clarity here. It is shown here that the second partial winding W2 of the switch assembly B has three times the number of turns of the first partial winding W1 of the switch assembly A; the third partial winding W3 of the switch assembly B has six times the number of turns of the first partial winding W1. Through targeted connection and counter-switching of the three partial windings W1... W3, a total of 21 voltage levels can thus also be generated here. In order to master the corresponding switching powers, it is advantageous to design the semiconductor switching units S7 and S8 in each case as a series circuit of here 6 separate semiconductor switches and the semiconductor switching units S5, S6, S9, S10 each as a series circuit of 9 separate semiconductor switches here. This requires a total of 52 individual semiconductor switches.

Es sind im Rahmen der Erfindung auch andere Dimensionierungen der Teilwicklungen W1 ... W3 als auch der Halbleiter-Schaltelemente S1 ... S10 möglich. Within the scope of the invention, other dimensions of the partial windings W1... W3 as well as of the semiconductor switching elements S1... S10 are also possible.

5 zeigt einen einzigen Schalter, der ein antiparallel geschaltetes Thyristorpaar, als Halbleiterschalteinheit aufweist. 5 shows a single switch having an antiparallel-connected thyristor pair, as a semiconductor switching unit.

6 zeigt eine Reihenschaltung von zwei einzelnen Halbleiterschaltern Sa und Sb, die eines der Halbleiterschaltelemete S1 ... S10 ergeben können. 6 shows a series circuit of two individual semiconductor switches Sa and Sb, which may yield one of the Halbleiterschaltelemete S1 ... S10.

7 zeigt eine Reihenschaltung von vier einzelnen Halbleiterschaltern Sa ... Sd, die ebenfalls eines der Halbleiterschaltelemete S1 ... S10 ergeben können. 7 shows a series connection of four individual semiconductor switches Sa ... Sd, which can also give one of the Halbleiterschaltelemete S1 ... S10.

Die einzelnen Halbleiterschalter sind hier beispielhaft als antiparallel geschaltete Thyristorpaare dargestellt; es sind im Rahmen der Erfindung auch andere bekannte Halbleiter-Schalter, IGBTs etwa, möglich.The individual semiconductor switches are shown here by way of example as antiparallel-connected thyristor pairs; In the context of the invention, other known semiconductor switches, IGBTs, for example, are also possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2248166 A [0002] DE 2248166 A [0002]
  • DE 2508013 A [0003] DE 2508013 A [0003]
  • DE 19747712 C2 [0004] DE 19747712 C2 [0004]
  • WO 95/27931 [0005] WO 95/27931 [0005]

Claims (3)

Stufenschalter zur Spannungsregelung mit Halbleiter-Schaltelementen an einem Regeltransformator mit einer Regelwicklung, wobei der Stufenschalter zwei in Reihe geschaltete Schaltbaugruppen (A, B) aufweist, wobei die erste Schaltbaugruppe (A) ihrerseits eine Parallelschaltung von zwei Zweigen (1, 2) besitzt, wobei im ersten Zweig (1) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S1, S2) und im parallelen zweiten Zweig (2) in Reihenschaltung zueinander zwei weitere Halbleiter-Schalteinheiten (S3, S4) vorgesehen sind, wobei zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S1, S2) im ersten Zweig (1) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S3, S4) im zweiten Zweig (2) eine erste Teilwicklung (W1) der Regelwicklung angeordnet ist, wobei die zweite Schaltbaugruppe (B) eine Parallelschaltung von drei Zweigen (3, 4 und 5) aufweist, wobei im dritten Zweig (3) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S5, S6), im vierten Zweig (4) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) und im fünften Zweig (5) in Reihenschaltung zueinander zwei Halbleiter-Schalteinheiten (S9, S10) vorgesehen sind, wobei zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S5, S6) im dritten Zweig (3) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) im vierten Zweig (4) eine zweite Teilwicklung (W2) der Regelwicklung und zwischen den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S7, S8) im vierten Zweig (4) und den beiden in Reihe geschalteten Halbleiter-Schalteinheiten (S9, S10) im fünften Zweig (5) eine dritte Teilwicklung (W3) angeordnet ist und wobei eine der beiden Schaltbaugruppen (A oder B) mit der Lastableitung (LA) elektrisch verbunden ist.Toggle switch for voltage regulation with semiconductor switching elements on a control transformer with a control winding, wherein the tap changer two series-connected switching assemblies (A, B), wherein the first switching assembly (A) in turn a parallel connection of two branches ( 1 . 2 ), wherein in the first branch ( 1 ) in series with each other two semiconductor switching units (S1, S2) and in the parallel second branch ( 2 ) in series connection to each other two further semiconductor switching units (S3, S4) are provided, wherein between the two series-connected semiconductor switching units (S1, S2) in the first branch ( 1 ) and the two series-connected semiconductor switching units (S3, S4) in the second branch ( 2 ) is arranged a first part winding (W1) of the control winding, wherein the second switching assembly (B) is a parallel circuit of three branches ( 3 . 4 and 5 ), wherein in the third branch ( 3 ) in series connection to each other two semiconductor switching units (S5, S6), in the fourth branch ( 4 ) in series connection to one another two semiconductor switching units (S7, S8) and in the fifth branch ( 5 ) in series connection to each other two semiconductor switching units (S9, S10) are provided, wherein between the two series-connected semiconductor switching units (S5, S6) in the third branch ( 3 ) and the two series-connected semiconductor switching units (S7, S8) in the fourth branch ( 4 ) a second partial winding (W2) of the control winding and between the two series-connected semiconductor switching units (S7, S8) in the fourth branch ( 4 ) and the two series-connected semiconductor switching units (S9, S10) in the fifth branch ( 5 ) a third part winding (W3) is arranged and wherein one of the two switch assemblies (A or B) is electrically connected to the load dissipation (LA). Stufenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen (W1 ... W3) unterschiedliche Wicklungszahlen besitzen.Tap changer according to claim 1, characterized in that the partial windings (W1 ... W3) have different numbers of turns. Stufenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Halbleiter-Schalteinheiten (S1 ... S10) aus einer Reihenschaltung von zwei oder mehreren einzelnen Halbleiterschaltern besteht.Tap changer according to claim 1 or 2, characterized in that at least one of the semiconductor switching units (S1 ... S10) consists of a series connection of two or more individual semiconductor switches.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014106322A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Plant and method for providing reactive power
WO2015193011A1 (en) 2014-08-22 2015-12-23 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Switching arrangement comprising two on-load tap changers, electric system comprising a switching arrangement of said type, and use thereof

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109848B4 (en) * 2012-10-16 2016-06-30 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Apparatus and method for reducing network perturbations during operation of an electric arc furnace
DE102012109847A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Device and method for process-controlled capacity control of an electric arc furnace
DE102012109844B4 (en) * 2012-10-16 2016-05-25 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Apparatus and method for controlling an electric arc furnace in the initial phase of a melting process
CN110169200B (en) * 2017-01-10 2021-10-19 松下电器产业株式会社 Electromagnetic field distribution adjusting device and microwave heating device
EP3591821B1 (en) * 2018-07-04 2023-06-07 Vestas Wind Systems A/S Controlled switching current of an on-load tap changer of a wind turbine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2248166A1 (en) 1971-10-08 1973-04-12 Alsthom Cgee CONTROLLED TRANSFORMER
DE2508013A1 (en) 1974-03-11 1975-09-18 Legnaioli L DEVICE FOR THE STEP-BY-STEP SWITCHING OF THE SECONDARY VOLTAGE OF A TRANSFORMER
WO1995027931A1 (en) 1994-04-06 1995-10-19 Utility Systems Technologies, Inc. Load tap changer
DE19747712C2 (en) 1997-10-29 2000-09-07 Reinhausen Maschf Scheubeck Arrangement of a tap changer on a tap transformer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE322285B (en) * 1966-06-10 1970-04-06 Asea Ab
CH484553A (en) * 1967-12-04 1970-01-15 Comp Generale Electricite Electrical installation for tripping rectifiers ordered in series
US4634993A (en) * 1985-08-23 1987-01-06 Burr-Brown Corporation High gain, low drift operational amplifier for sample and hold circuit
NL1000914C2 (en) * 1995-08-01 1997-02-04 Geb Zuid Holland West Nv Method and device for continuous adjustment and control of a transformer conversion ratio, as well as a transformer provided with such a device.
US5990667A (en) * 1997-10-24 1999-11-23 Utility Systems Technologies, Inc. Regulator with asymmetrical voltage increase/decrease capability for utility system
CN2593328Y (en) * 2003-01-14 2003-12-17 张研 Contactless swtich on-load voltage-regulating transformer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2248166A1 (en) 1971-10-08 1973-04-12 Alsthom Cgee CONTROLLED TRANSFORMER
DE2508013A1 (en) 1974-03-11 1975-09-18 Legnaioli L DEVICE FOR THE STEP-BY-STEP SWITCHING OF THE SECONDARY VOLTAGE OF A TRANSFORMER
US5604423A (en) * 1992-10-26 1997-02-18 Utility Systems Technologies, Inc. Tap changing system having discrete cycle modulation and fault rotation for coupling to an inductive device
WO1995027931A1 (en) 1994-04-06 1995-10-19 Utility Systems Technologies, Inc. Load tap changer
DE19747712C2 (en) 1997-10-29 2000-09-07 Reinhausen Maschf Scheubeck Arrangement of a tap changer on a tap transformer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Demirci et. al.: A NEW APPROACH TO SOLID-STATE ON LOAD TAP CHANGING TRANSFORMERS. Vol. 13. No. 3. . : IEEE, 1998 (IEEE Transactions on Power Delivery). S. 952 - 961. - ISBN . *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014106322A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Plant and method for providing reactive power
WO2015169692A2 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh System and method for providing reactive power
DE102014106322B4 (en) * 2014-05-06 2017-02-09 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Plant and method for providing reactive power
WO2015193011A1 (en) 2014-08-22 2015-12-23 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Switching arrangement comprising two on-load tap changers, electric system comprising a switching arrangement of said type, and use thereof
DE102014012266A1 (en) 2014-08-22 2016-01-07 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Switching arrangement with two on-load tap-changers, electrical system with such a switching arrangement and their use
DE102014012266B4 (en) 2014-08-22 2024-10-02 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Switching arrangement with two on-load tap-changers, electrical system with such a switching arrangement and its use

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